JP3258134B2 - アジド化合物及びそれを含有する感光性組成物 - Google Patents

アジド化合物及びそれを含有する感光性組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はネガ型感光性組成物用の
感光成分として用いられるアジド化合物及びそれを含有
する感光性組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
芳香族アジド化合物を感光成分として使用することは一
般に知られており、例えば、環化ゴムあるいはフェノー
ル骨格を有するアルカリ可溶性重合体と組み合わせて用
いられる、2,6−ジ(4′アジドベンザル)−4−メ
チルシクロヘキサノンを例示することができるが、該化
合物は、有機溶媒に対する溶解性およびベース樹脂との
相溶性の制限からその使用も限られている。
【0003】このような欠点を改良する提案が米国特許
第3749713号明細書、特公平1−51171号あ
るいは特公昭60−43382号の各公報に記載されて
いるが、未だ不十分である。
【0004】また、ポリビニルピロリドン,アクリル共
重合系と組み合わせて用いられる4,4′−ジアジドス
チルベン−2,2′−ジスルホン酸のナトリウム,カリ
ウムまたはアンモニウムの各塩は、有機溶媒への溶解性
が極めて低い、バインダー樹脂との相溶性が悪いなどの
問題点を有する。
【0005】これらの問題点を解決するものとして本発
明者らは溶解性の良いジアジドスチルベンジスルホンア
ミドを提案した(特開平2−150845号及び特開平
2−74946号の各公報参照)が、充分なものではな
かった。
【0006】本発明は上述のような問題点を解決し、有
機溶媒への溶解性が良くまたバインダー樹脂との相溶性
の良いアジド化合物及びそれを含有する感光性組成物を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記目的を
達成するために鋭意研究を重ねた結果、新規アジド化合
物を見い出し本発明を完成させた。
【0008】かかる知見に基づく本発明に係るアジド化
合物は、次記「化4」で示す一般式(I)で表わされる
化合物である。
【化4】
【0009】ここで、上記「化4」に示す一般式(I)
におけるXは、O又はNR4 である。
【0010】R1 及びR4 は、同じでも異なっていても
良く、炭素数20以下の置換もしくは非置換アルキル
基,シクロアルキル基,アラルキル基又はアリール基で
あるが、好ましくはメチル基,エチル基,プロピル基,
イソプロピル基,ブチル基,イソブチル基,第2ブチル
基,ペンチル基,ヘキシル基,ヘプチル基,オクチル
基,デシル基,2−ヒドロキシエチル基,3−ヒドロキ
シプロピル基,2−ヒドロキシプロピル基,3−ヒドロ
キシ−1−メチルプロピル基,2−(2−ヒドロキシエ
トキシ)エチル基,4−ヒドロキシブチル基,5−ヒド
ロキシブチル基,2−メトキシエチル基,2−エトキシ
エチル基,3−メトキシプロピル基,3−エトキシプロ
ピル基,3−プロポキシプロピル基,3−イソプロポキ
シプロピル基,3−ブトキシプロピル基,3−ジメチル
アミノプロピル基,2,2−ジメチル−3−ジメチルア
ミノプロピル基,2−ジメチルアミノエチル基,3−モ
ルホリノプロピル基,シクロペンチル基,シクロヘキシ
ル基,シクロヘキシルメチル基,シクロヘプチル基,シ
クロオクチル基,ベンジル基,フェニル基である。また
XがNR4 の場合、R1 とR4 は一緒になってヘテロ原
子が入っても良いポリメチレン基であるが、好ましくは
テトラメチレン基,ペンタメチレン基,3−オキサペン
タメチレン基である。
【0011】R2 は、水素原子又は炭素数3以下のアル
キル基であるが、好ましくは水素原子又はメチル基であ
る。
【0012】R3 は、炭素数20以下の置換もしくは非
置換アルキル基,シクロアルキル基,アラルキル基,ア
リール基あるいはR2 と一緒になって置換又は非置換ポ
リメチレン基を表わす。
【0013】上記「化4」で示す一般式(I)のアジド
化合物は、R3 の好ましい基により、以下に述べる2種
類のタイプを例示することができる。
【0014】第1のタイプのアジド化合物は、次記「化
5」に示す一般式(II)で表わされる。
【化5】 ここで、R5 及びR6 は同じでも異なっていても良く、
その具体例としては水素原子,メチル基,メトキシ基,
クロル,ニトロ基又はアジド基を挙げることができる。
Arはフェニル又はナフチル基を表わす。
【0015】第2のタイプのアジド化合物は次記式「化
6」に示す一般式(III)で表わされる。
【0016】
【化6】 ここで、R7 及びR8 は、同じでも異なっていても良
く、その具体例としては水素原子,メチル基,エチル基
を挙げることができる。またR7 とR8 は、一緒になっ
てヘテロ原子が入っても良い置換もしくは非置換ポリメ
チレン基を表わし、その具体例としてはエチレン基,ト
リメチレン基,2−メチルトリメチレン基,2−メトキ
シトリメチレン基などを挙げることができる。
【0017】一般式(I)で表わされる本発明のアジド
化合物は、例えば下記の様にして製造することができ
る。
【0018】次記「化7」で示す一般式(IV) のアルデ
ヒドとα位に水素を持つケトンとを反応させ、次に、得
られたスルホン酸あるいはスルホン酸アルカリ塩を、ス
ルホニルクロリドとし、このスルホニルクロリドをアミ
ノ化合物あるいはアルコールもしくはフェノール化合物
と反応させることにより、本発明のアジド化合物を得る
こととなる。
【化7】
【0019】次に、一般式(II)、または一般式(III)
で表わされる本発明のアジド化合物の製造方法の例につ
いて以下に更に詳細に述べる。
【0020】一般式(IV) のアルデヒドと、次記「化
8」で示す一般式(V)の芳香族ケトンあるいは次記
「化9」で示す一般式(VI) の脂肪族ケトンとを、アル
カリの存在下に縮合脱水させ、次記「化10」で示す一
般式(VII)のカルコンあるいは次記「化11」で示す一
般式(VIII) のケトンとし、得られた一般式(VII)ある
いは、一般式(VIII)のケトン化合物を、例えばオキシ塩
化リン,塩化チオニルあるいはクロル硫酸で次記「化1
2」で示す一般式(IX)あるいは次記「化13」で示す一
般式「X」のスルホニルクロリドとした後、脱塩酸剤の
存在下に次記「化14」で示す一般式(XI)のアミン,ア
ルコールもしくはフェノールと反応させることにより得
られる。
【0021】
【化8】
【0022】
【化9】
【0023】
【化10】
【0024】
【化11】
【0025】
【化12】
【0026】
【化13】
【0027】
【化14】
【0028】本発明の新規なアジド化合物は、有機溶媒
への溶解性が良く、バインダー樹脂との相溶性が良好で
あるなどの特徴を有するため、感光性組成物の感光成分
として有用である。
【0029】本発明のアジド化合物は、感光性組成物の
感光成分として用いられるが、感光組成物に用いられる
バインダー樹脂及び有機溶媒の種類に応じて一般式
(I)のR′−X−の構造を選択することにより相溶性
が良好で、現像残りなどのない感光性組成物を得ること
ができる。
【0030】本発明の感光性組成物は、本発明のアジド
化合物とフィルム形成性のバインダーポリマーとを含
み、一般的にはこれらを有機溶媒に溶解して用いられ
る。
【0031】フィルム形成性のバインダーポリマーとし
ては、例えばノボラック樹脂,ポリ(p−ビニルフェノ
ール),p−ヒドロキシスチレンとアクリル酸もしくは
メタクリル酸のエステルとの共重合体などの芳香族ヒド
ロキシ化合物を有する樹脂あるいは特開昭61−258
241号,特開昭62−127735号,特開昭63−
100443号,特開平1−128064号,特開平2
−39155号,特開平3−64754号,特開平3−
200967号又は特開平3−271744号の各公報
などに開示されている、例えばアクリル酸エステル,メ
タクリル酸エステル,アクリル酸アミドメタクリル酸ア
ミドあるいはN−ビニルピロリドンなどの共重合を挙げ
ることができる。
【0032】上述のバインダー樹脂と本発明のアジド化
合物を溶解する溶媒としては例えばエーテル系,エステ
ル系,アルコール系,アミド系,ケトン系,ラクトン
系,ピロリドン系などを用いることができる。また単官
能又は多官能の(メタ)アクリレート,(メタ)アクリ
ルアミドあるいはビニルピロリドン,スチレンなどのビ
ニル化合物の単量体または低分子量のオリゴマーも溶媒
として用いることができる。
【0033】本発明の感光性組成物は、さらに必要に応
じ他のポリマーや感光性成分,増感剤,界面活性剤,接
着助剤,顔料あるいは染料などを配合することができ
る。
【0034】本発明の感光性組成物は、レリーフ画像形
成、特に半導体微細加工用あるいは液晶表示素子や固体
撮像素子のカラーフィルター形成用として有用である。
【0035】
【実施例】以下に、本発明を実施例により説明するが、
本発明は、これらに制限されるものではない。
【0036】合成例(1) 4−アジドベンズアルデヒド−2−スルホン酸ナトリウ
ム52grと4−アジドアセトフェノン29grとを水
460ml及びメタノール430mlに溶解し、この溶
液に水酸化ナトリウム2.9grを水20mlに溶かした
溶液を加えた。一夜室温で攪拌後、塩酸で中和した。続
いて塩化ナトリウム40grを加えた後、析出した結晶
を濾過した。得られた結晶を乾燥することにより58g
rの4,4′−ジアジドカルコン−2−スルホン酸ナトリ
ウムの黄色結晶を得た(水分;3.9%)。続いて4,
4′−ジアジドカルコン−2−スルホン酸ナトリウム4
0grをジクロルメタン400mlに分散し、ジメチル
ホルムアミドを4.0grを加えた後、塩化チオニル27
grを還流下加え、同温度で30分熟成した。続いて反
応液を10℃以下に冷却し、三回水洗した後、減圧下溶
媒を留去して4,4′−ジアジドカルコン−2−スルホ
ン酸クロライド35grを得た。続いて4,4′−ジア
ジドカルコン−2−スルホン酸クロライド34grをジ
オキサン300mlに溶解し、ビス(2−メトキシエチ
ルアミン)12.8grとトリエチルアミン10.6grの
混合液を20℃以下で滴下した後、室温で30分熟成し
た。トリエチルアミン塩酸塩を濾過した後、水1.5リッ
トルに反応液を注ぎ結晶を晶析させた。得られた結晶を
濾過、水洗、乾燥して次記「化15」に示す式(XII)の
化合物36grを得た。構造はNMR分析にて確認し
た。
【0037】<分析結果> λmax =329nm εmax =33500 融点;107〜108℃
【0038】
【化15】
【0039】合成例(2) 合成例(1)の4−アジドアセトフェノンを4−メトキ
シアセトフェノンに代える以外、ほぼ同様な操作にて
「化16」に示す式(XIII)の化合物を得た(λmax =3
26nm)。
【0040】
【化16】
【0041】合成例(3) 合成例(1)の4−アジドアセトフェノンをアセトフェ
ノンに代え、ビス(2−メトキシエチルアミン)をフェ
ノールに代えた以外はほぼ同様な操作にて次記「化1
7」に示す式(XIV) の化合物を得た(λmax =329n
m)。
【0042】
【化17】
【0043】合成例(4) 4,4′−ジアジドベンザルアセトン−2,2−ジスル
ホン酸ナトリウムを合成例(1)とほぼ同様なクロル化
条件にて、ジクロル化物を得た。ジメチルホルムアミド
100mlにビス(2−メトキシエチルアミン)11.4
grとトリエチルアミン8.7grとを溶解し、この溶液
に上記ジクロル化物20grを20℃以下で加え、続い
て30分熟成した。次いで、トリエチルアミン塩酸塩を
濾過し、その後、水1.5リットルに注いで結晶を晶析さ
せた。得られた結晶を濾過、水洗、乾燥して次記「化1
8」に示す式(XV)の化合物25grを得た(λmax =3
61nm)。
【0044】
【化18】
【0045】実施例(1) 組 成 ポリビニルフェノール (MW5200、ヘキストセラニーズ社製) ;1.0gr 合成例(1)の化合物 ;0.35gr エチルセロソルブアセテート ;5.0gr 上記ホトレジスト組成物を0.2μmのメンプランフィル
ターで濾過した後、シリコンウェハーにスピナーで塗布
して、70℃で20分間乾燥して、1.0μmの樹脂層を
形成した。この樹脂層に365nmのバンドパスフィル
ターを通して超高圧水銀灯の光(照度1.2mw/cm2)を
照射し、0.95wt%のテトラメチルアンモニウム水溶
液で90秒現像した。照射時間と照射位置とを変えるこ
とにより感光特性曲線を得た。この結果、50%の残膜
を得る露光量は21(mj/cm2)であった。
【0046】実施例(2)〜(4) 実施例(1)とほぼ同様な操作にて以下の結果が得られ
た。なお、感光剤の重量は以下に示す通りである(実施
例(1)の合成例(1)の化合物と同モル数)。 仕込量(gr) 50%残膜露光量(mj/cm2) 合成例(2)の化合物 0.34 23 合成例(3)の化合物 0.29 27 合成例(4)の化合物 0.51 16 これらの結果より本感光性組成物はネガ型ホトレジスト
に適用可能なことが分かった。
【0047】実施例(5) ポリビニルピロリドン(K−90,GAF社製)1.8g
rをエチルセロソルブ38.2grに溶解した溶液に合成
例(1)の化合物を0.0648grを溶解し、感光性組
成物とした。0.2μmのメンブランフィルターで濾過し
た後、ガラス板にスピナーで塗布して、70℃で20分
間乾燥して、0.8μmの樹脂層を形成した。超高圧水銀
灯の光(照度5.3mw/cm2)を照射し、水で90秒現像
した。照射時間と照射位置とを変えることにより感光特
性曲線を得た。この結果、50%の残膜を得る露光量は
4.3(mj/cm2)であった。また、この露光後のガラス
板をクリーンオープン中、200℃で一時間バーニング
した後、420nmにおける透過率を測定した結果、8
7.9%を示した。この結果より本感光性組成物はカラー
フィルター等の製造に適用可能なことが判明した。
【0048】<比較例>4,4′−ジアジドカルコン0.
0388gr(合成例(1)の化合物と同モル数)を使
用して、実施例(5)と全たく同様なテストを行ったと
ころ、50%の残膜を得る露光量は4.3(mj/cm2)で
同じであったが、現像時にスカムの発生が見られた。ま
た、バーニング後の透過率は82.6%で実施例(5)に
比べ黄色味が強い膜であった。また合成例(1),
(2)の化合物と4,4′−ジアジドカルコンの溶媒へ
の25℃における溶解度を比較したところ、以下のよう
になり、溶解度が高いことが分かった。 エチルセロソルブ エチルセロソルブアセテート 合成例(1)の化合物 1.5 wt% 3.0 wt% 合成例(2)の化合物 4.0 wt% 10.0 wt% 4,4-ジアジドカルコン 0.5 以下 1.0 以下
【0049】
【発明の効果】以上実施例と共に詳細に述べたように、
本発明に係るアジド化合物は、有機溶媒への溶解性が良
好であり、且つ感光性組成物に用いられバインダー樹脂
との相溶性が良好である。このためレリーフ画像形成
用、特に半導体微細加工用あるいは液晶表示素子や固体
撮像素子等のカラーフィルター形成用の感光性樹脂組成
物の感光成分として用いて有用である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−43550(JP,A) 特開 昭59−193859(JP,A) 特開 平1−198615(JP,A) 特開 昭62−255934(JP,A) 特開 平2−150845(JP,A) 特開 平2−74946(JP,A) 特開 平4−229865(JP,A) 特開 平2−216153(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 7/00 - 7/42

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次記「化1」で示す一般式(I)で表わ
    される化合物。 【化1】 ただし、上記の一般式(I)において、R1 は、炭素数
    20以下の置換若しくは非置換アルキル基,シクロアル
    キル基,アラルキル基又はアリール基を表わす。R
    2 は、水素原子又は炭素数3以下のアルキル基を表わ
    す。R3 は、炭素数20以下の置換若しくは非置換アル
    キル基,シクロアルキル基,アラルキル基又はアリール
    基を表わすか、若しくはR2 と一緒になって置換又は非
    置換アルキレン基を表わす。Xは、O又はNR4 を表わ
    す。R4 は、炭素数20以下の置換若しくは非置換アル
    キル基,シクロアルキル基,アラルキル基又はアリール
    基を表わすか、R1 と一緒になってヘテロ原子が入って
    も良いポリメチレン基を表わす。
  2. 【請求項2】 次記「化2」で示す一般式(II)で表わ
    されるアジド化合物。 【化2】 ただし、R5 ,R6 は、それぞれ水素原子、炭素数6以
    下のアルキル基若しくはアルコキシ基,ハロゲン,ニト
    ロ基又はアジド基を表わす。Arはフェニル又はナフチ
    ル基を表わす。X及びR1 及びR 2 「化1」と同様で
    ある。
  3. 【請求項3】 次記「化3」で示す一般式(III)で表わ
    されるアジド化合物。 【化3】 ただし、R7 ,R8 は、それぞれ水素原子,炭素数3以
    下のアルキル基を表わすか、R7 とR8 が一緒になって
    ヘテロ原子が入っても良い置換もしくは非置換ポリメチ
    レン基を表わす。X及びR1 は「化1」と同様である。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のアジド化合物を含有する
    ことを特徴とする感光性組成物。
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